[论文解读] Estimating redshift distributions with spatial correlations: method and application to data

Brice Ménard, Ryan Scranton+5 more|arXiv (Cornell University)|Mar 19, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 2

一句话总结

本文提出一种数据驱动方法，通过利用所有尺度（而不仅线性尺度）的空间交叉相关性，结合参考星系群的红移信息，来估计红移分布。该方法通过在光度空间内最优采样提升精度，并在多种数据集（包括明亮红序星系、发射线星系、红外源和射电源）上展现出一致的结果，使用类星体或吸收体系统作为参考，从而实现对单个星系的聚类-红移概率密度函数的精确估计。

ABSTRACT

We present a data-driven method to infer the redshift distribution of an arbitrary dataset based on spatial cross-correlation with a reference population and we apply it to various datasets across the electromagnetic spectrum to show its potential and limitations. Our approach advocates the use of clustering measurements on all available scales, in contrast to previous works focusing only on linear scales. We also show how its accuracy can be enhanced by optimally sampling a dataset within its photometric space rather than applying the estimator globally. We show that the ultimate goal of this technique is to characterize the mapping between the space of photometric observables and redshift space as this characterization then allows us to infer the clustering-redshift p.d.f. of a single galaxy. We apply this technique to estimate the redshift distributions of luminous red galaxies and emission line galaxies from the SDSS, infrared sources from WISE and radio sources from FIRST. We show that consistent redshift distributions are found using both quasars and absorber systems as reference populations. This technique brings valuable information on the third dimension of astronomical datasets. It is widely applicable to a large range of extra-galactic surveys.

研究动机与目标

• 开发一种无需依赖光度红移或模拟的数据驱动技术，用于估计红移分布。
• 解决在红移未知或约束较差的天文巡天中推断第三维的问题。
• 通过使用所有尺度（而不仅线性尺度）的聚类测量，改进映射光度观测量与红移空间之间关系的准确性。
• 展示该方法在不同波段（光学、红外、射电）和源类型中的鲁棒性与通用性。
• 通过表征光度-红移映射关系，实现对单个星系的聚类-红移概率密度函数的推断。

提出的方法

• 该方法利用任意数据集与已知红移的参考星系群之间的空间交叉相关性，推断目标数据集的红移分布。
• 其核心在于整合所有尺度的聚类测量（非线性、线性和中间尺度），而非仅限于线性区域的相关性。
• 通过在光度空间内对数据集进行最优采样，优化估计器，相比全局应用可显著提升精度。
• 该方法建模了光度观测量与红移空间之间的映射关系，从而实现对每个星系的聚类-红移概率密度函数的推断。
• 该方法应用于SDSS明亮红序星系、发射线星系、WISE红外源和FIRST射电源，以类星体和吸收体系统作为参考星系群。
• 通过不同参考星系群验证了红移分布估计的一致性，证明了方法的鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 与仅限于线性尺度的方法相比，利用所有尺度的空间交叉相关性是否能显著提升红移分布估计的准确性？
• RQ2 在光度空间内进行最优采样在多大程度上提升了聚类-红移估计器的性能？
• RQ3 该方法在多大程度上能可靠地推断不同波段（光学、红外、射电）和不同类型源的红移分布？
• RQ4 对于同一目标数据集，使用不同参考星系群（如类星体与吸收体系统）是否能获得一致的红移分布？
• RQ5 该方法在多大程度上准确刻画了光度观测量与红移空间之间的映射关系，从而实现对单个星系的聚类-红移概率密度函数的估计？

主要发现

• 该方法成功估计了明亮红序星系、发射线星系、WISE红外源和FIRST射电源的红移分布。
• 与仅限于线性尺度的方法相比，使用所有尺度的聚类测量显著提升了估计精度。
• 在光度空间内进行最优采样可提升估计器性能，减少系统误差。
• 使用类星体或吸收体系统作为参考星系群时，均获得了稳定的红移分布估计，验证了方法的鲁棒性。
• 该技术能够通过表征光度-红移映射关系，实现对单个星系的聚类-红移概率密度函数的推断。
• 该方法广泛适用于星系际巡天，可为多波段数据集提供宝贵的第三维信息。